Entdecken Sie die Quelle der Magnetfelder des Universums

Forscher der Columbia University haben herausgefunden, dass Magnetfelder im gesamten Universum aus turbulentem Plasma entstehen können. Ihre Studie zeigt, dass diese in verschiedenen Umgebungen vorhandenen Plasmen spontan Magnetfelder bilden und verstärken können, was den Prozess aufdeckt, durch den sich Magnetfelder über enorme Entfernungen ausbreiten können.

Die Quelle magnetischer Felder wird seit langem diskutiert. Neue Forschungen liefern Hinweise auf ihre Herkunft.

Nicht nur Ihr Kühlschrank verfügt über Magnete. Auch die Erde, Sterne, Galaxien und der Raum zwischen Galaxien sind magnetisiert. Je mehr Orte im Universum Wissenschaftler nach Magnetfeldern gesucht haben, desto mehr haben sie entdeckt. Doch die Frage, warum das so ist und woher diese Magnetfelder kommen, bleibt ein Rätsel und Gegenstand laufender wissenschaftlicher Forschung.

Das Magnetfeld in der Strudelgalaxie (M51) wurde vom Flying Stratospheric Observatory for Infrarot Astronomy (SOFIA) der NASA erfasst und mit einem Hubble-Teleskopbild der Galaxie überlagert. Das Bild zeigt Infrarotbilder von Staubkörnern in der Galaxie M51. Ihre magnetische Ausrichtung folgt weitgehend der Spiralform der Galaxie, wird aber auch in Richtung der Nachbargalaxie rechts im Bild gezogen. Bildnachweis: NASA, Sophia Science Team, a. Burlough; NASA, ESA und S. Beckwith (STScI) und Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Einblicke in die Ursprünge des Magnetfelds

Ein neues Papier von Columbia-Wissenschaftlern gibt Einblicke in die Herkunft dieser Domänen. Mithilfe von Modellen zeigte das Forscherteam, dass Magnetfelder bei Störungen spontan entstehen können Plasma.

Plasma ist eine Art von Materie, die vor allem in extrem heißen Umgebungen vorkommt, beispielsweise in der Nähe der Sonnenoberfläche. Plasma ist jedoch auch in Umgebungen mit geringer Dichte im gesamten Universum verstreut, beispielsweise in der Weite des intergalaktischen Raums. Die Forschung des Teams konzentrierte sich auf diese Umgebungen mit geringer Dichte.

Ihre Simulationen zeigten, dass Störungen dieser Plasmen nicht nur neue Magnetfelder erzeugen, sondern auch Magnetfelder verstärken können, sobald sie erzeugt wurden. Dies hilft zu erklären, wie Magnetfelder, die in kleinen Maßstäben entstehen, schließlich große Entfernungen erreichen können.

Zusammengesetztes Bild, das die Entstehung und das Wachstum von Magnetfeldern in turbulenten Plasmen zeigt, von schwachen Feldern im kleinen Maßstab (oben links) bis zu starken Feldern im großen Maßstab (unten rechts). Bildnachweis: Columbia University

„Diese neue Forschung ermöglicht es uns, uns die Arten von Hohlräumen vorzustellen, die Magnetfelder erzeugen: Selbst in den unberührtesten, weitläufigsten und entlegensten Räumen unseres Universums können in turbulenter Bewegung festsitzende Plasmateilchen spontan neue Magnetfelder erzeugen“, sagte Cerrone.

„Die Suche nach einem ‚Samen‘, der ein neues Magnetfeld erzeugen kann, hat lange auf sich warten lassen, und wir freuen uns, neue Beweise für diese ursprüngliche Quelle sowie Daten darüber liefern zu können, wie das Magnetfeld wächst, sobald es entsteht.“ .“

Referenz: „Generation of Quasi-equivalent Magnetic Fields in Turbulent, Non-colliding Plasmas“ von Lorenzo Cerrone, Luca Comiso und Ryan Gollant, 31. Juli 2023, hier verfügbar. Briefe zur körperlichen Untersuchung.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.055201

Der Artikel wurde vom Astronomieprofessor Lorenzo Cerrone, dem Astronomieforscher Luca Comiso und dem Astronomie-Doktoranden Ryan Gollant verfasst.